Κινητήρες χωρίς εκκεντροφόρους

Τι κάνουν οι πνευματικές βαλβίδες (VIDEO)
Μπάμπη Μέντη
Από τον

Μπάμπη Μέντη

21/12/2016

Η τεχνολογία των πνευματικών βαλβίδων δεν είναι νέα και χρησιμοποιείται πάνω από δύο δεκαετίες στη F1 και φυσικά στους κινητήρες των MotoGP. Όμως τώρα τελευταία όλο και περισσότερο εμφανίζονται κινητήρες πιο “ευρείας παραγωγής” που προσπαθούν να εκμεταλλευτούν τα οφέλη των πνευματικών βαλβίδων.

Αφορμή για να ασχοληθούμε μαζί τους, αποτέλεσε η Aprilia RSV4RR-GP που είδαμε πρόσφατα στην έκθεση του Μιλάνου και είναι η πρώτη μοτοσυκλέτα με πνευματικές που θα πωλείται σε ιδιώτες (περίπου 100.000 ευρώ) και δεν αποτελεί απλώς ένα αγωνιστικό πρωτότυπο. Τι κάνουν όμως οι πνευματικές βαλβίδες; Πολύ απλά, μας απαλλάσσουν από τους (μηχανικούς) εκκεντροφόρους και όλα τα προβλήματα και τους περιορισμούς που τους ακολουθούν.

Μειονεκτήματα μηχανικής κίνησης βαλβίδων:
 
-Κατανάλωση ενέργειας από τον κινητήρα
-Τριβές / φθορές
-Βέλτιστη απόδοση μόνο σε συγκεκριμένο φάσμα στροφών

 

Γιατί θέλουμε να ξεφορτωθούμε τους εκκεντροφόρους
Η κίνηση των βαλβίδων (βύθισμα/χρονισμός) είναι από τα σημαντικότερα πράγματα για την απόδοση ενός κινητήρα. Ο μηχανικός τρόπος κίνησής τους απαιτεί ένα περίπλοκο σύστημα μεταφοράς της κίνησης από τον στρόφαλο προς την κεφαλή. Ήδη από τις αρχές του προηγούμενου αιώνα (δηλαδή μέχρι τον Πρώτο Π.Π.) είχαν δοκιμαστεί όλα τα ήδη μηχανικής κίνησης των βαλβίδων. Ωστήρια με τον εκκεντροφόρο στα κάρτερ, δίπλα από τον στρόφαλο, άξονας με ένα εκκεντροφόρο επικεφαλή και φυσικά αλυσίδα με έναν ή δύο επικεφαλείς εκκεντροφόρους.

Ακόμα και τα συστήματα Desmo είχαν χρησιμοποιηθεί από την Peugeot και την Mercedes-Benz σε αυτοκίνητα F1 του 1930. Τότε, το πρόβλημά τους ήταν η ποιότητα των ελατηρίων κλεισίματος των βαλβίδων, που τους εμπόδιζε να ανεβάσουν υψηλές στροφές με αξιοπιστία. Σήμερα που αυτό το πρόβλημα έχει λυθεί και υπάρχουν κινητήρες παραγωγής με όριο περιστροφής τις 20.000 στροφές (Honda CBR 2500 RR, Kawasaki ZXR 250RR), οι σχεδιαστές προσπαθούν να λύσουν το δεύτερο μεγάλο πρόβλημα των μηχανικών εκκεντροφόρων που είναι ο χρονισμός τους. Ο σταθερός χρονισμός των εκκεντροφόρων έχει άμεση σχέση με την απόδοση του κινητήρα σε ένα συγκεκριμένο φάσμα στροφών. Οι λεγόμενοι “άγριοι” εκκεντροφόροι δουλεύουν σωστά μόνο τις υψηλές στροφές και συνήθως απαιτούν πολύ σκληρά/ισχυρά ελατήρια επιστροφής των βαλβίδων. Εξαίρεση από τελεί το Desmo της Ducati που δεν έχει ελατήρια επιστροφής.

Οι πιο ήπιου χρονισμού εκκεντροφόροι, αποδίδουν καλύτερα σε χαμηλότερο φάσμα στροφών, προσφέροντας οικονομία καυσίμου, χαμηλότερους ρύπους και συνήθως περισσότερη ροπή. Μια λύση που χρησιμοποιείται τα τελευταία χρόνια είναι οι μεταβλητού χρονισμού εκκεντροφόροι (κυρίως εισαγωγής και πολύ σπάνια της εξαγωγής). Ακόμα και εδώ έχουμε δύο είδη: Τους συνεχώς μεταβαλλόμενους, όπου ένα ηλεκτρικό μοτέρ τοποθετημένο στην άκρη τους περιστρέφει το έκκεντρο που είναι οι εκκεντροφόροι και τους μεταβλητούς δύο σταδίων, όπου με την πίεση του λαδιού στο κύκλωμα του κινητήρα (όσο αυξάνονται οι στροφές τόσο μεγαλύτερη πίεση παρέχει η αντλία λαδιού) περιστρέφει ένα έκκεντρο στις άκρες των εκκεντροφόρων, μετατοπίζοντας έτσι την θέση τους.

Προσοχή εδώ! Τα απλά συστήματα Vtec, που απλώς απενεργοποιούν τα κοκοράκια (π.χ. Suzuki RF 400) μιας εκ των δύο βαλβίδων εισαγωγής/εξαγωγής δεν είναι συστήματα μεταβλητού χρονισμού. Όμως και πάλι αυτή η λύση είναι αρκετά περίπλοκη κατασκευαστικά και στην περίπτωση των μοτοσυκλετών, προσθέτουν μεγάλο όγκο και βάρος.

Αντιθέτως οι πνευματικές βαλβίδες, όχι μόνο δεν τραβάνε ενέργεια από τον κινητήρα, όχι μόνο μας δίνουν την δυνατότητα να αλλάζουμε διαρκώς των χρονισμό και το βύθισμά τους, αλλά ταυτόχρονα μπορούμε να καθοδηγούμε κάθε βαλβίδα ξεχωριστά και ανεξάρτητα από τις υπόλοιπες! Με άλλα λόγια, η αναπνοή και η εκπνοή του κινητήρα μπορούν να ρυθμιστούν με απόλυτη ακρίβεια σε όλο το φάσμα στροφών του κινητήρα και ταυτόχρονα μας δίνουν την δυνατότητα να αλλάζουμε τα χαρακτηριστικά απόδοσής του στιγμιαία, αναλόγως το φορτίο που του ασκούμε ή την δουλειά που θέλουμε να κάνει (π.χ. ανοιχτό ή κλειστό γκάζι, επιδόσεις ή οικονομία κ.τ.λ.).

Μέχρι σήμερα δεν είχε βγει στην παραγωγή κινητήρας με τέτοιου είδους σύστημα κίνησης των βαλβίδων, καθώς το κατασκευαστικό κόστος είναι ακόμα εξωπραγματικό, το σέρβις απαιτεί ακριβό εξοπλισμό και εξειδικευμένο προσωπικό και η αξιοπιστία του δεν έχει δοκιμαστεί σε πραγματικές συνθήκες.

Όμως από του χρόνου η Koenigsegg θα φτιάξει το πρώτο αυτοκίνητο παραγωγής στον κόσμο χωρίς εκκεντροφόρους και όποιος έχει 100.000 ευρώ μπορεί να πάρει από σήμερα την Aprilia RSV4RR-GP. Με τους νόμους για τις εκπομπές ρύπων να γίνονται ακόμα πιο σκληροί τα επόμενα χρόνια, είναι βέβαιο ότι οι πνευματικές βαλβίδες να εμφανιστούν  και σε λιγότερο εξωτικά αυτοκίνητα και μοτοσυκλέτες…       

Λάδια κινητήρα και πρόσθετα: Όσα πρέπει να ξέρεις

Κάτι πολύ περισσότερο από ένα λιπαντικό υγρό
Μπάμπη Μέντη
Από τον

Μπάμπη Μέντη

27/7/2021

Συνηθίζουμε να αποκαλούμε τα λάδια των κινητήρων ως “λιπαντικά”, κάτι που όχι μόνο δεν ανταποκρίνεται στην πραγματικότητα, αλλά ταυτόχρονα δημιουργεί και μια εντελώς λανθασμένη εικόνα για την πραγματική δουλειά που κάνουν μέσα στον κινητήρα της μοτοσυκλέτας μας.

 

Ο πολλαπλός ρόλος του λαδιού

Ναι, ο βασικός ρόλος του λαδιού είναι να αποτρέπει την άμεση επαφή των κινούμενων μετάλλων μεταξύ τους, ώστε να μην φθείρονται.

Μόνο που την ίδια στιγμή, απορροφά την θερμοκρασία από την επιφάνεια των μετάλλων και με την διαρκή κίνησή του μέσα στο σύστημα λίπανσης, την μεταφέρει σε όλο το “σώμα” του κινητήρα κι από εκεί στο περιβάλλον. Οπότε πέρα από την μείωση των τριβών και την προστασία των μετάλλων, το λάδι έχει και ρόλο “ψυκτικού”.

Στους κινητήρες υψηλής απόδοσης οι σχεδιαστές εκμεταλλεύονται αυτή την ιδιότητα του λαδιού ως ψυκτικού και είτε χρησιμοποιούν ψυγεία λαδιού για την ταχύτερη και αποτελεσματικότερη μεταφορά της θερμότητας προς το περιβάλλον, είτε χρησιμοποιούν υγρόψυκτες βάσεις για το φίλτρο λαδιού, όπου το ψυκτικό υγρό απορροφά ένα μέρος της θερμοκρασίας του λαδιού.

Υπάρχει όμως και μια τρίτη, πολύ πιο σημαντική δουλειά που έχει να κάνει το λάδι, η οποία είναι ο καθαρισμός του κινητήρα.

 

Αυτό είναι ένα τεράστιο κεφάλαιο, όπου έχει αναπτύξει και πολλούς μύθους.

Όλοι οι σύγχρονοι κινητήρες έχουν φίλτρο λαδιού. Η δουλειά του φίλτρου λαδιού είναι φυσικά να καθαρίζει το λάδι πριν πάει στην κεφαλή του κινητήρα και από εκεί να επιστρέψει πάλι στα κάρτερ ακολουθώντας την πορεία του κυκλώματος λίπανσης.

Το ίδιο συμβαίνει και με τους κινητήρες ξηρού κάρτερ, απλώς εκεί το περισσότερο λάδι αποθηκεύεται σε ξεχωριστό δοχείο και όχι κάτω από τον στρόφαλο, μειώνοντας έτσι τις εσωτερικές απώλειες του κινητήρα, αφού ο στρόφαλος δεν περιστρέφεται σε ένα παχύρευστο υγρό όπως είναι το λάδι και την ίδια στιγμή το λάδι του κινητήρα δεν ανακατεύεται βίαια με τον αέρα που υπάρχει μέσα στα κάρτερ από τα κομβία του στροφάλου που περιστρέφονται σαν προπέλα.

Ο καθαρισμός του λαδιού κάθε φορά που ολοκληρώνει ένα πλήρη κύκλο μέσα στο κύκλωμα λίπανσης είναι απαραίτητος, διότι όσο λειτουργεί ο κινητήρας, τόσο βρωμίζεται.

Από τι βρωμίζεται; Κυρίως από τα κατάλοιπα της καύσης και από τον ατμοσφαιρικό αέρα και δευτερευόντως από τις φθορές των μετάλλων του κινητήρα.

 

Βασικά, η φθορά των μετάλλων του κινητήρα (δηλαδή τα ρινίσματα μετάλλων που δημιουργούνται από τις μεταξύ τους τριβές) είναι το τελευταίο πράγμα που βρωμίζει τα λάδια ενός κινητήρα μοτοσυκλέτας.

 

Την περισσότερη “βρώμα” και εκείνη που καταστρέφει τα λάδια μας, τη δημιουργούν τα κατάλοιπα της καύσης. Πως όμως περνάνε αυτά τα κατάλοιπα από τον θάλαμο καύσης στα κάρτερ του κινητήρα μας;

 

Πολύ απλά, ο κινητήρας μας είναι κατασκευασμένος από διάφορα κράματα αλουμινίου, σιδήρου και τα τελευταία χρόνια γίνεται χρήση τιτανίου, μαγνησίου, αλλά και πολλών πλαστικών. Κάθε διαφορετικός τύπος μετάλλου και κάθε διαφορετικό κράμα μετάλλου έχει αντίστοιχα διαφορετική συμπεριφορά στον τρόπο που διαστέλλεται και συστέλλεται όταν μεταβάλλεται η θερμοκρασία του κινητήρα.

Οι σχεδιαστές των κινητήρων γνωρίζουν με ακρίβεια την συμπεριφορά τους στις μεταβολές της θερμοκρασίας και σχεδιάζουν με τέτοιο τρόπο τους κινητήρες, ώστε όταν βρίσκονται σε θερμοκρασία λειτουργίας, όλες οι ανοχές μεταξύ τους να είναι η ιδανικές για τη μέγιστη δυνατή απόδοσή του κινητήρα.

Μέχρι όμως να φτάσει στην ιδανική θερμοκρασία λειτουργίας, οι ανοχές είναι μεγαλύτερες και αυτό επιτρέπει στα κατάλοιπα της καύσης να “εισχωρήσουν” με μεγαλύτερη ευκολία στα κάρτερ.

Τα κατάλοιπα της καύσης περιέχουν ουσίες που “διαβρώνουν” το λάδι του κινητήρα μας και σιγά-σιγά χάνει τις ιδιότητες που έχει να λιπαίνει, να ψύχει και να καθαρίζει τον κινητήρα μας.

 

Σε αυτό το σημείο, κρατήστε μια πολύ σημαντική σημείωση:

Οι κινητήρες που δουλεύουν για μεγάλα χρονικά διαστήματα (δηλαδή δουλεύουν στην ιδανική θερμοκρασία λειτουργίας, όπως οι κινητήρες των ταξί και των φορτηγών) συσσωρεύουν λιγότερα κατάλοιπα καύσης στα λάδια τους, σε σχέση με τους κινητήρες που δουλεύουν για μικρά χρονικά διαστήματα και δεν προλαβαίνουν να φτάσουν στην ιδανική θερμοκρασία λειτουργίας. Οπότε και τα διαστήματα αλλαγής λαδιών επηρεάζονται από την διαφορετική χρήση.   

 

Για να αντιμετωπίσουν αυτό το πρόβλημα οι κατασκευαστές λαδιών χρησιμοποιούν διάφορα πρόσθετα, τα οποία κρατάνε σταθερές τις ιδιότητες τους λαδιού για όσο μεγαλύτερο διάστημα χρήσης γίνεται.

 

Όσο καλύτερης “ποιότητας” είναι ένα λάδι, τόσο για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα κρατά τις αρχικές του ιδιότητες και αντιστέκεται στην χημική επίθεση από τα κατάλοιπα της καύσης, τη διαρκή θερμική καταπόνηση, αλλά και την σύνθλιψη που βιώνει ανάμεσα στα γρανάζια του κιβωτίου ταχυτήτων.

 

Τι θα πει W10-30 και τί διαφορά έχει από το W10-60;

Τα σύγχρονα λάδια αποτελούνται από περίπλοκες χημικές συνθέσεις, ώστε να ανταποκρίνονται στις απαιτήσεις που ορίζουν οι κατασκευαστές. Όμως για τους περισσότερους μοτοσυκλετιστές το μόνο που τους απασχολεί είναι η μάρκα και το ιξώδες, δηλαδή η “ρευστότητα” του λαδιού. Το γράμμα W είναι το αρχικό της λέξης Winter, δηλαδή χειμώνας και ο αριθμός που το ακολουθεί συμβολίζει τη ρευστότητα του λαδιού όταν η θερμοκρασία του είναι κοντά στους 0⁰C. Όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός, τόσο πιο παχύρευστο είναι το λάδι και φυσικά το αντίστροφο, όσο μικρότερος είναι ο αριθμός, τόσο πιο λεπτόρρευστο είναι το λάδι.

Όταν ο κινητήρας είναι κρύος, θέλουμε το λάδι να είναι λεπτόρρευστο, ώστε η αντλία λαδιού να το στείλει πιο γρήγορα στην κεφαλή του κινητήρα και να περάσει εύκολα από τις διόδους του κυκλώματος λίπανσης, ώστε να προστατεύσει τους εκκεντροφόρους μας που έχουν στεγνώσει όσο ήταν σβηστός και η βαρύτητα τράβηξε το λάδι προς τα κάρτερ και τους στέγνωσε. Γι΄αυτό και θέλουμε ο αριθμός μετά το γράμμα W να είναι όσο το δυνατόν μικρότερος.

 

Όμως όταν ο κινητήρας ζεσταθεί και αρχίσουμε να οδηγούμε την μοτοσυκλέτα μας, θέλουμε να αλλάξει η συμπεριφορά του λαδιού και να αρχίσει να συμπεριφέρεται σαν να ήταν πολύ πιο παχύρευστο.

Ο λόγος που θέλουμε να γίνει το λάδι πιο “παχύρευστο” όταν ζεσταθεί ο κινητήρας είναι πολύ απλός. Ένα λεπτόρρευστο λάδι “ξεκολλά” πολύ πιο εύκολα από τις επιφάνειες των μετάλλων και δεν προσφέρει την προστασία που απαιτείται όταν ο κινητήρα περιστρέφεται με περισσότερες στροφές και την ίδια στιγμή, ένα πολύ λεπτόρρευστο λάδι δεν προσφέρει την προστασία που πρέπει στα γρανάζια του κιβωτίου ταχυτήτων.   

   

 

Τα ειδικά πρόσθετα στο λάδι είναι εκείνα που επιτρέπουν να αλλάξει η συμπεριφορά του λιπαντικού όταν ζεσταθεί και να αρχίσει να έχει ιδιότητες ενός παχύρρευστου λιπαντικού. Ο δεύτερος αριθμός, δηλαδή το 30, το 40, το 50 ή το 60, αντιπροσωπεύει τη συμπεριφορά του λαδιού όταν ο κινητήρας βρίσκεται σε θερμοκρασία λειτουργίας.

 

 Και εδώ, όσο μικρότερος είναι ο αριθμός τόσο πιο λεπτόρρευστο είναι το λάδι, δηλαδή το W10-30 είναι πιο λεπτόρρευστο σε θερμοκρασία λειτουργίας από το W10-40, αλλά έχουν την ίδια ροή όταν είναι κρύα.

 

Τα scooter που δεν έχουν κιβώτιο ταχυτήτων και κάνουν πολλές μικρές αποστάσεις εντός πόλης, συνήθως χρησιμοποιούν λάδια W10-30 ή ακόμα και W5-30 καθώς το ζητούμενο είναι η άμεση λίπανση κάθε φορά που τα βάζεις εμπρός.

 

Αντιθέτως τα superbike που έχουν σχεδιαστεί για να δουλεύουν με υψηλές στροφές μέσα σε πίστα, απαιτούν λάδια W10-40, W10-50 και W10-60 καθώς η προτεραιότητα εδώ είναι η παραμονή του λαδιού πάνω στα μέταλλα και η προστασία του κιβωτίου ταχυτήτων.

 

Μπορώ να αλλάξω το ιξώδες;

Μόνο αν στο owner’s manual ο κατασκευαστής σου δίνει αυτή την επιλογή. Σε αυτή την περίπτωση, αναφέρει και υπό ποιες προϋποθέσεις και συνθήκες μπορείς να επιλέξεις λάδι με διαφορετικό ιξώδες.   

Ιδιαίτερη προσοχή θα πρέπει να δείξουν οι ιδιοκτήτες που έχουν μοτοσυκλέτες με κινητήρες όπου διαθέτουν συστήματα μεταβλητού χρονισμού των εκκεντροφόρων, καθώς η λειτουργία αυτών των συστημάτων βασίζεται στη πίεση και ροή του λαδιού και το ιξώδες έχει ακόμα μεγαλύτερη σημασία.

 

Το λάδι βγαίνει μαύρο. Είναι καλό ή κακό

Ένας από τους μεγαλύτερους μύθους που κυκλοφορούν, αφορά το χρώμα του λαδιού όταν το αλλάζουμε. Είναι βέβαιο πως θα ακούσεις κάποιους να λένε ότι το λάδι πρέπει να βγαίνει μαύρο, διότι αυτό είναι δείγμα πως μάζεψε την “μούργακαι πως το λάδι καθάρισε τον κινητήρα. Επίσης είναι βέβαιο πως θα βρεις κάποιους άλλους να ισχυρίζονται πως τα μαύρα λάδια οφείλονται τις φθορές που προκάλεσε το λάδι λόγω της αδυναμίας του να προστατεύσει τον κινητήρα, αλλά και στην αδυναμία του να διατηρήσει σταθερή τη χημική του σύνθεση.

Η αλήθεια είναι πως τα περισσότερα λάδια “μαυρίζουν” λόγω της υψηλής θερμοκρασίας. Δηλαδή αν πάρεις ένα ολοκαίνουριο λάδι και το ζεστάνεις, θα μαυρίσει. Οπότε η εξαγωγή συμπερασμάτων για την αποτελεσματικότητα ενός λαδιού κοιτώντας το χρώμα του δεν μας δίνει καμία απολύτως σοβαρή πληροφορία για την ποιότητα και τις ικανότητές του.

 

Να βάλω πρόσθετα στο λάδι;

Τα πρόσθετα των λιπαντικών υπόσχονται πως βελτιώνουν την απόδοσή τους και κάποια από αυτά υπόσχονται θαύματα, όπως η αύξηση της συμπίεσης, η μείωση των τριβών κ.τ.λ. Όλα όσα υπόσχονται είναι αλήθεια και ταυτόχρονα όλα όσα υπόσχονται είναι ψέματα, διότι η αποτελεσματικότητα των πρόσθετων εξαρτάται από τον τύπο του λαδιού και τον τύπο του κινητήρα που σκοπεύεις να τα βάλεις. Ακόμα και δύο ίδιοι κινητήρες με διαφορετικά χιλιόμετρα στις πλάτη τους μπορεί να έχουν διαφορετική συμπεριφορά σε ένα πρόσθετο. Γενικά οι σύγχρονοι κινητήρες που χρησιμοποιούν συνθετικά λιπαντικά υψηλής τεχνολογίας δεν έχουν ανάγκη από πρόσθετα, ενώ θα πρέπει να δώσετε ιδιαίτερη προσοχή σε πιθανές επιπτώσεις που μπορεί να έχει η χρήση τους στους καταλύτες ή στις τσιμούχες.

Συμπέρασμα

Συνοψίζοντας όλα τα παραπάνω, ελπίζουμε να έχει γίνει κατανοητός ο πολυδιάστατος ρόλος που έχει το λάδι μέσα στον κινητήρα μας. Δεν είναι (μόνο) λιπαντικό, είναι ένα υψηλής τεχνολογίας υγρό και ως τέτοιο θα πρέπει να το αντιμετωπίζουμε.

Επίσης ελπίζουμε να έχει γίνει κατανοητό πως ο τρόπος χρήσης και οι συνθήκες που χρησιμοποιούμε τη μοτοσυκλέτα μας έχουν άμεσες επιπτώσεις στη διάρκεια ζωής ενός λαδιού.

 

Οπότε για να έχει ο κινητήρας μας μακροζωία, θα πρέπει το λάδι που έχει μέσα του να βρίσκεται πάντα σε άψογη κατάσταση.

 

Οι τρόποι για να το επιτύχουμε αυτό είναι οι ακόλουθοι:

 

Επιλέγουμε το λάδι που καλύπτει τις προδιαγραφές του κατασκευαστή για τον συγκεκριμένο κινητήρα της μοτοσυκλέτας μας και τη συγκεκριμένη χρήση που κάνουμε εμείς

 

Φροντίζουμε ώστε πάντα να έχουμε σωστού τύπου και καθαρό φίλτρο λαδιού

 

Φροντίζουμε το φίλτρο αέρα να βρίσκεται σε άριστη κατάσταση και κυρίως να μην επιτρέπει στα βλαβερά σωματίδια να εισχωρούν στο θάλαμο καύσης

 

Προσαρμόζουμε τα διαστήματα αλλαγής λαδιών στις συνθήκες που χρησιμοποιούμε τη μοτοσυκλέτα μας